Ortiz-Una Mirada Crítica A Los Modelos Teóricos Sobre Educación
Ortiz-Una Mirada Crítica A Los Modelos Teóricos Sobre Educación
Ortiz-Una Mirada Crítica A Los Modelos Teóricos Sobre Educación
Jairo Ortiz-Revilla 1
Raquel Sanz-Camarero 1
Ileana M. Greca 1
1
Universidad de Burgos (UBU), España
Resumen. La sociedad cambia rápidamente pero el sistema educativo no está siguiendo un camino
paralelo, generándose una urgente necesidad de renovación educativa. En este sentido, la educación
integrada de ciencias, tecnología, ingeniería, artes y matemáticas (i-STEAM) representa un enfoque
educativo en plena expansión, que se postula alineado con las necesidades educativas de la socie-
dad; prueba de ello es el continuo incremento de publicaciones en esta línea de investigación. Existe
una clara predominancia de estudios empíricos sobre este enfoque, mientras que su fundamentación
teórica está menos desarrollada, lo que suscita un problema para definir su potencial educativo. En
este estudio identificamos y revisamos los distintos modelos teóricos desarrollados para la i-STEAM
publicados en revistas de alto impacto con el objetivo de realizar una reflexión crítica y de evaluar el
alcance real de este enfoque. Los resultados obtenidos evidencian que, si bien existen algunos trabajos
que muestran aspectos teóricos relevantes, aún hay pocos con marcos teóricos que proporcionen
una fundamentación robusta y holística (teniendo en cuenta aspectos epistemológicos, psicológicos y
didácticos) para la i-STEAM. A la luz de estos resultados recalcamos la necesidad de seguir trabajando
en el soporte teórico de este enfoque, que permita a los docentes implementarlo de manera efectiva.
Palabras clave: i-STEAM; fundamentación teórica; revisión sistemática; revisión estudio por estudio.
Um olhar crítico sobre os modelos teóricos da educação STEAM integrada
Resumo. A sociedade muda rapidamente, mas o sistema educacional não está seguindo um ca-
minho paralelo, gerando uma necessidade urgente de renovação educacional. Neste sentido, a
educação integrada de ciência, tecnologia, engenharia, artes e matemática (i-STEAM) representa
uma abordagem pedagógica em plena expansão, alinhada com as necessidades educacionais da
sociedade. Prova disso é o aumento contínuo das publicações nesta linha de pesquisa. Há uma
clara predominância de estudos empíricos sobre esta abordagem, embora a sua fundamentação
teórica seja menos desenvolvida, levantando um problema para a definição do seu potencial educa-
cional. Neste estudo, identificamos e revisamos os diferentes modelos teóricos desenvolvidos para 13
o i-STEAM publicados em revistas de alto impacto, com o objetivo de fazer uma reflexão crítica e
avaliar o alcance real desta metodologia. Os resultados obtidos revelam que, embora existam alguns
trabalhos que mostram aspectos teóricos relevantes, ainda há poucos marcos teóricos que oferecem
uma fundamentação robusta e holística (considerando aspectos epistemológicos, psicológicos e di-
dáticos) para o i-STEAM. De acordo com estes resultados, enfatizamos a necessidade de continuar
trabalhando na base teórica desta abordagem, permitindo aos professores implementá-la eficazmente.
Palavras-chave: i-STEAM; fundamentação teórica; revisão sistemática; revisão estudo por estudo.
A critical look at theoretical models on integrated STEAM education
Abstract. Society is changing rapidly and the educational system is not following a parallel path,
generating an urgent need for educational renewal. In this sense, integrated science, technology,
engineering, arts and mathematics education (i-STEAM) represents an educational approach in full
expansion which is postulated to be aligned with the educational needs of society; proof of this is the
continuous increase of publications in this line of research. There is a clear predominance of empirical
studies on this approach, while its theoretical foundation is less developed, which raises a problem in
defining its educational potential. In this study we identify and review the different theoretical models
developed for i-STEAM published in high impact journals with the aim of making a critical reflection and
assessing the real scope of this approach. The results obtained show that, although there are some
papers that show relevant theoretical aspects, there are still few works with theoretical frameworks that
could provide a robust and holistic foundation (considering epistemological, psychological and didactical
aspects) for i-STEAM education. In light of these results, we emphasize the need to continue working
on the theoretical support of this approach, which would allow teachers to implement it effectively.
Keywords: i-STEAM; theoretical foundation; systematic review; study by study review.
1. Introducción
Las carencias en la alfabetización integral y, con ello, científica, de la ciudadanía
se visibilizan como un objeto recurrente de investigación, principalmente desde la inves-
tigación educativa. El estancamiento del desarrollo del alumnado en este sentido desde
las primeras etapas educativas se atribuye, en buena medida, a la herencia dejada
por la enseñanza tradicional (European Commission, 2007; Osborne y Dillon, 2008),
cuestión en la que parece existir un consenso en la literatura. Entre otros aspectos, la
clase tradicional y expositiva ha sido señalada como una de las mayores limitaciones
del sistema educativo actual, siendo necesaria una renovación educativa acorde a
los nuevos tiempos. Al respecto, el surgimiento de las denominadas metodologías
activas ha significado dar un paso al frente en el camino hacia cambio, reportando
resultados positivos y alentadores, como es el caso, por ejemplo, de la metodología de
indagación (Aguilera et al., 2018; Romero-Ariza, 2017). Sin embargo, son cada vez
más los autores que también refieren explícitamente las limitaciones que la enseñanza
tradicional implica por su tratamiento compartimentado y aislado de los contenidos
curriculares, alertando de la importancia de la integración disciplinar para un proceso
de enseñanza-aprendizaje significativo (Bybee, 2013; Connor et al., 2015; Develaki,
2020; National Research Council [NRC], 2014, entre otros). Es desde de esta vertiente
donde surge el abordaje educativo de la i-STEAM o educación STEAM integrada.
El ideario de integración disciplinar puede remontarse hasta Dewey (1859-1952)
y ha sido recurrente en los debates y movimientos de reforma educativa desde el siglo
pasado, en los cuales se han empleado argumentos psicológicos, epistemológicos y
pedagógicos. En este momento, la integración parece ser liderada por la i-STEAM,
la cual se postula como uno de los enfoques educativos con mayores expectativas
para la mejora del desarrollo integral del alumnado a lo largo de las diferentes etapas
educativas. De hecho, cada día surgen más publicaciones, llevadas a cabo desde
multitud de contextos y lugares del mundo, que presentan intervenciones STEAM,
propuestas, secuencias, actividades, etc. Sin embargo, así como estas publicaciones
de carácter empírico se acumulan reportando beneficios en diferentes sentidos (Ata
Aktürk y Demircan, 2017; Kang, 2019), existe una carencia de reflexiones teóricas
profundas, meditadas y detalladas sobre la fundamentación teórica de la i-STEAM,
cuestión que ya ha sido advertida por algunos autores (Aguilera y Ortiz-Revilla, 2021;
McComas y Burgin, 2020; Millar, 2020; Zeidler, 2016).
Para evaluar el alcance real de la i-STEAM, resulta imprescindible reflexio-
nar explícitamente sobre las cuestiones teóricas relacionadas con este enfoque, los
fundamentos psicológicos y didácticos que sustentan su aplicación y sus eventuales
beneficios, así como los posicionamientos epistemológicos y axiológicos a partir de
los cuales se plantean (Ortiz-Revilla et al., 2020, Reynante et al., 2020). Solo de este
modo se podrá aprovechar su potencial educativo.
Por ello, el objetivo de este estudio es realizar una reflexión crítica sobre los
distintos modelos teóricos desarrollados para la i-STEAM y evaluar el alcance real
de este enfoque.
2. Encuadre teórico
Han pasado poco más de tres décadas desde la aparición del acrónimo inglés
STEM (Science, Technology, Engineering and Mathematics) en el seno de la Natio-
nal Science Foundation (NSF). En sus inicios, y encuadrado en la preocupación de
Estados Unidos por fomentar el aumento de mano de obra cualificada en las áreas
científico-tecnológicas (Sanders, 2008), STEM emergió como un acrónimo de fácil
memorización para referir a los planes de estudio relacionados con las cuatro disci-
plinas que lo componen y luego se empleó para describir los proyectos sobre tales
disciplinas financiados por la NSF. Así, STEM se ha venido utilizando como una etiqueta
genérica para mencionar cualquier evento, política, programa o práctica que implique
a una o más de las disciplinas que lo componen (Bybee, 2010), convirtiéndose en
un acrónimo polivalente y, sobre todo, popular. Tan popular, que ha dado lugar a lo
que Sanders (2008) ha definido como STEMmanía: casi cualquier cosa excitante y
nueva en educación se califica (erróneamente) como educación STEM (por ejemplo,
el uso de robots).
En el transcurso de este camino ha confluido la noción de integración disciplinar,
dando lugar a toda una amalgama de interpretaciones educativas de STEM (Breiner
et al., 2012; Ritz y Fan, 2015) y, por tanto, a un significado aún ambiguo (Martín-
Páez et al., 2019). Este enfoque integrador, que transciende al significado primitivo
de STEM, fue denominado educación STEM integrada (Kelley y Knowles, 2016), y
supuso el germen de una línea de investigación y práctica educativa a la cual, más
recientemente, se incluyeron las artes, dando lugar al acrónimo STEAM. Cabe destacar
que las artes no quedan circunscriptas a la música, la plástica o la literatura, sino que
“incluyen áreas como, por ejemplo, la sociología, la psicología, la historia, las bellas
artes, la filosofía e, irónicamente, la educación” (Zeidler, 2016, p.17).
La estructura del enfoque STEAM comenzó a desarrollarse hace algo más de
una década con el objetivo de alcanzar una educación holística e integradora, capaz
de adaptarse a las numerosas combinaciones disciplinares que conforman las dife-
rentes direcciones que persiguen las personas en la sociedad (Yakman, 2008). Esta
ampliación del abanico disciplinar se considera un avance significativo con respecto
a su predecesora, afirmándose que centrarse en STEM sin las “Artes”, excluye nece-
sariamente áreas importantes que informan y contextualizan la ciencia.
Así, se ha argumentado que la i-STEAM combina el trabajo estético y analí-
tico característico de los modos de pensamiento de las artes y las ciencias y puede
conducir a un aprendizaje transversal y sostenido (Bequette y Bequette, 2012). Un
elemento que aparece reiteradamente desde las primeras conceptualizaciones sobre
los abordajes i-STEAM es su carácter transdisciplinar y, en ese sentido, ligado a una
postura epistemológica que entiende que la resolución de los problemas a los que nos
enfrentamos como sociedad no pueden ser abordados mediante un enfoque exclu-
sivamente disciplinar (Herro y Quigley, 2017). Por ello, varios autores defienden que
“el objetivo de este enfoque es preparar a los estudiantes para resolver los problemas
más acuciantes del mundo mediante la innovación, la creatividad, el pensamiento
crítico, la comunicación eficaz, la colaboración y, en última instancia, los nuevos cono-
cimientos” (Quigley y Herro, 2016, p.410). De este modo, la i-STEAM parece implicar
una formación cuya finalidad es el desarrollo competencial integral del alumnado para
su acción en la sociedad (Greca et al., 2021; Ortiz-Revilla, 2020; Ortiz-Revilla et al.,
2018; Ortiz-Revilla, Greca y Meneses-Villagrá, 2021).
3. Preguntas de investigación
Ante este panorama, nos planteamos las siguientes preguntas de investigación:
• ¿Cuáles son las características de los modelos teóricos desarrollados para
la i-STEAM?
• ¿Qué carencias es posible detectar en esos modelos en cuanto a su utilidad
para una implementación y evaluación efectivas de la i-STEAM?
4. Metodología
Para dar respuesta a las preguntas de investigación anteriores, realizamos una
revisión de la literatura con dos fases diferenciadas. En primer lugar, se llevó a cabo
una revisión sistemática para recuperar los artículos que presentaban modelos teóricos
sobre i-STEAM; concretamente, el proceso de selección se diseñó de acuerdo con la
Declaración PRISMA para informar revisiones sistemáticas (Moher et al., 2009). En
segundo lugar, se llevó a cabo una revisión bibliográfica “estudio por estudio” (Creswell
y Guetterman, 2019) para efectuar su análisis en profundidad.
4.1 Procedimiento de selección de los artículos
Para la revisión sistemática, se llevó a cabo una búsqueda en las bases de
datos Web of Science (WOS) y Scopus. La clave de búsqueda introducida consistió
en la introducción de los términos STEAM y educat* OR teach* OR learn* en el campo
topic, recuperando todos los documentos que presentaban estos términos bien en su
título, resumen o palabras clave.
La búsqueda realizada en WOS reportó 1535 resultados y la ejecutada en
SCOPUS 3054 resultados que, tras refinar mediante el filtro tipo de documento para
incluir solo artículos, se redujo a 864 y 1339 resultados, respectivamente. Continuando
con el refinado se empleó el filtro año de publicación para incluir solo los trabajos publi-
cados entre 2008 (año en que, como hemos comentado, nació el acrónimo STEAM)
y 2021 (ambos inclusive), el cual redujo a 729 los artículos procedentes de WOS y a
932 de SCOPUS que, tras un último refinado mediante el filtro idioma para incluir solo
los artículos en inglés o español se redujeron a 697 de WOS y 841 de SCOPUS. De
este total de 1538 artículos, se eliminaron 447 duplicados.
A continuación, se procedió a leer el título, el resumen y las palabras clave de
los 1091 artículos filtrados, eliminándose 608 por no pertenecer a la temática de estu-
dio (criterio 1 de exclusión) y 449 por no presentar un modelo teórico sobre i-STEAM
(criterio 2 de exclusión). De este modo, quedaron 34 artículos que parecían presentar
un modelo teórico, los cuales se leyeron completamente, descartándose 20 de ellos
por no presentar una explicación del modelo teórico (criterio 3 de exclusión) y 5 más
debido a que, si bien presentaban un modelo teórico, la información aportada era
insuficiente para su análisis (criterio 4 de exclusión). Por tanto, quedaron 9 artículos
para la revisión final.
Artículos identificados
WOS (n=1535) SCOPUS (n=3054) Artículo excluidos = 3498
Razones:
• Tipo de documento (2386)
• Año de publicación (542)
• Idioma (123)
• Duplicados (447)
Artículos cribados para lectura de título,
Cribado
Razones:
• No cumplen el criterio 1 (608)
• No cumplen el criterio 2 (449)
Idoneidad
Razones:
• No cumplen criterio 3 (20)
• No cumplen criterio 4 (5)
Inclusión
5. Resultados
Los resultados se presentan divididos en dos partes. En la primera, se realiza
una descripción de los parámetros generales del corpus bajo estudio y, en la segunda,
se presenta la revisión en profundidad, donde su muestran las características centrales
de cada modelo teórico propuesto.
5.1 Descripción general de los estudios
La Tabla 1 muestra un conjunto de parámetros de los artículos seleccionados:
autores del estudio y año de su publicación, revista en la que está publicado el estu-
dio, países de desarrollo, etapas educativas a las que se enfoca el modelo, tipo de
integración disciplinar, objetivos de la i-STEAM, presencia de algún ejemplo de su
aplicación práctica y evaluación de los resultados obtenidos tras su aplicación.
(2020) creativa
Trott, Even y Sustainability Scien- Estados Uni- Educación Primaria Transdisciplinar Facilitar la acción colabo- Sí No
Frame (2020) ce dos y Haití y Educación Se- rativa en materia de soste-
cundaria (contexto nibilidad
no formal)
Kummanee, International Journal Tailandia Formación Profe- No se especifica Desarrollar innovadores No No
Nilsook y Wan- of Information and sional profesionales
napiroon (2020) Education Techno-
logy
Costantino Arts Education Estados Educación univer- Transdisciplinar Analizar, enmarcar y Sí No
(2018) Policy Review Unidos sitaria modelizar problemas del
mundo real
Fuente: elaboración propia.
Ortiz-Revilla, J., Sanz-Camarero, R. y Greca, I. M.
Como se puede observar, los estudios se han desarrollado en los últimos seis
años, por autores que pertenecen a centros de investigación de Estados Unidos,
Australia y de países del sudeste asiático. Los modelos abarcan todas las etapas edu-
cativas excepto la Educación Infantil, con un fuerte énfasis en la transdisciplinariedad.
También se observa que la mayoría de estudios postula como objetivo de los abordajes
i-STEAM el fomento de habilidades para la resolución de problemas del mundo real,
entre ellos, los problemas relacionados con la sostenibilidad o el medio ambiente.
Aunque la amplia mayoría de los estudios muestran ejemplos para la aplicación del
modelo que plantean y lo llevan efectivamente a la práctica, más de la mitad de ellos
no reporta los resultados obtenidos tras su aplicación.
5.2 Revisión en profundidad
A continuación, se presenta la revisión en profundidad estudio por estudio,
donde se comienza por aclarar el propósito de cada estudio y se extraen los aspectos
de relevancia estructural de cada modelo de i-STEAM planteado. Dado que resulta
aclaratorio el uso de imágenes que sintetizan los modelos planteados, para aquellos
casos en los que se proporciona y se ha considerado pertinente, se ha recogido también
la imagen original y se ha traducido al español, manteniendo la estética del original (y
en los casos necesarios el idioma original), para esta revisión.
El propósito de Quigley et al. (2017) es proponer un modelo conceptual para
STEAM que proporcione a los educadores una vía para comprender y poner en
práctica una instrucción STEAM eficaz. Su modelo está organizado en dos dominios:
el contenido instructivo y el contexto de aprendizaje, abarcando un total de seis di-
mensiones esenciales. Por una parte, el contenido instructivo incluye las dimensiones
del material didáctico de partida, la integración disciplinar y las habilidades para la
resolución de problemas. La primera dimensión plantea que el punto de partida de
las múltiples disciplinas debe ser problemas del mundo real (incluyendo conceptos,
métodos y enfoques). En esta dimensión, también se indica cómo esos problemas
deben posibilitar los objetivos de aprendizaje atendiéndose a cuatro criterios: la
instrucción centrada en el problema, el propósito del contenido, la alineación de los
estándares y la consideración de las disciplinas. La segunda dimensión destaca
que el profesorado debe presentar el material de las diferentes disciplinas o áreas
de contenido (ciencias, tecnología, ingeniería, artes y matemáticas) de forma cla-
ra y conectada, considerándose la conexión de los contenidos, las estrategias de
enseñanza y la síntesis entre disciplinas. La tercera dimensión representa la forma
en que el profesorado debe fomentar el desarrollo de las habilidades cognitivas, de
interacción y creativas necesarias para la resolución eficaz de problemas. Por otra
parte, el contexto de aprendizaje incluye las dimensiones de enfoques pedagógicos,
prácticas de evaluación y participación equitativa. La primera de estas dimensiones
contempla el modo en que el profesorado estructura el entorno del aula, las tareas y
los recursos para facilitar el aprendizaje, creando entornos ricos para la realización
de indagaciones en múltiples dominios, que integren la tecnología. La segunda se
enfoca al proceso iterativo de perfeccionamiento de la instrucción y de la evaluación
del aprendizaje utilizando múltiples formas de datos en un contexto real e implicando
la alineación auténtica, la retroalimentación periódica, los ajustes basados en datos y
la reflexión del alumnado. La tercera dimensión cubre el modo en que el aula facilita
Presentación de la
Diseño creativo Toque emocional
situación
Lin y Tsai (2021) crean un modelo pedagógico (véase Figura 3) con el objetivo
de implementar planes de estudio STEAM interdisciplinares, que abordan las ciencias
(biología, química y ciencias de la tierra), la tecnología (biotecnología, tecnología de la
información y tecnología verde), la ingeniería (tecnología viva, tecnología de prevención
de desastres y aplicaciones electromecánicas), el arte (argumentación científica, dibujo
científico, creatividad cultural y escritura científica) y las matemáticas (razonamiento
lógico). Para ello, adoptan cinco estrategias pedagógicas: andamiaje, tutoría, partici-
pación, argumentación y modelado. Estas cinco estrategias parten de un andamiaje
didáctico interdisciplinar, ofrecido por los docentes mediante cursos trasversales y
recursos de aprendizaje (encuestas, bio indicadores, diseño de productos ecológicos,
juegos y animaciones para el desarrollo de habilidades de modelización, etc.) para
ayudar a los estudiantes a comprender y completar las tareas propuestas en cada
fase del proyecto. Se usa una metodología basada en proyectos de corte ambiental,
desarrollada en grupos. En este contexto, a cada grupo se le asigna un profesor que
guía y aporta conocimientos para que puedan terminar el proyecto. A lo largo del plan
de estudios se trabaja con experimentos, diseños y controversias socio-científicas
Andamiaje
Scaffolding
Ciencias
Science
Modelado Tutoría
Modeling Matemáticas Tecnología Tutoring
Mathematics Technology
STEAM
Artes Ingeniería
Arts Engineering
Argumentación Participación
Argumentation Engaging
Trott et al. (2020) buscan comprometer a los jóvenes para que imaginen un
mejor futuro y actúen colaborativamente en favor de la sostenibilidad. Según expre-
san los autores, aunque muchas de las propuestas que incluyen el arte están más
focalizadas hacia la competitividad, puede irse mucho más allá, siendo la integración
del arte y las ciencias un elemento esencial para profundizar en la comprensión y el
compromiso con los retos de la sostenibilidad. Por un lado, ofrece una vía para supe-
Aprendizaje
Transdisciplinar
Compromiso afectivo
Compromiso Cognitivo Centrado en las soluciones
Centrado en el Problema Acción Conocimiento basado en la
Conocimiento basado en la
colaborativa experiencia
investigación Futuros imaginados
Futuro proyectado Construcción de la agencia
Concienciación
Proceso
Participativo
Retroalimentación
Problemas
Presentando de definición
Innovador
Profesional
Pruebas Diseño de
herramientas
Reglas
Tiempos Teorías
Producción de Pedagógicas
Hardware instrumentos
Red
Dimensiones
Autores
Epistemológica Psicológica Didáctica Metodológica
Lin y Tsai (2021) x x
Kim (2016) x x
Wannapiroon y Pet- x x
sangsri (2020)
Trott, Even y Frame p* x x x
(2020)
Kummanee, Nilsook y x x
Wannapiroon (2020)
Costantino (2018) x x
*p (parcialmente abordada): la dimensión aparece en la descripción del modelo, aunque no se identifica un
referencial teórico.
Fuente: elaboración propia.
6. Discusión y conclusiones
Como indicamos, la i-STEAM ha cobrado relevancia en el contexto de la ur-
gente necesidad de renovación educativa. Desde la propuesta del famoso modelo
de la pirámide de Yakman (2008), que establecía niveles de integración disciplinaria
y estructuraba la naturaleza interactiva de las disciplinas (al considerar STEAM como
la ciencia y la tecnología interpretadas a través de la ingeniería y las artes, todo ba-
sado en el lenguaje matemático) es apreciable la evolución que ha experimentado la
fundamentación teórica de este enfoque.
Este desarrollo de modelos teóricos para la i-STEAM se ha llevado a cabo en
los últimos años, lo que indica que se ha comenzado a atender la necesidad advertida
en la literatura sobre la importancia de la fundamentación teórica de este enfoque
(Aguilera et al., 2021; McComas y Burgin, 2020; Millar, 2020; Ortiz-Revilla et al., 2020;
Reynante et al., 2020; Zeidler, 2016).
Es también claramente apreciable que los modelos teóricos propuestos provienen
de países del sudeste asiático y de Estados Unidos, no encontrándose ningún modelo
procedente de Iberoamérica o Europa, a pesar de la larga tradición en el área de la
enseñanza de las ciencias y la tecnología en estas regiones. Esta cuestión resulta
congruente con las diversas directrices políticas asiáticas y estadounidenses, que
han propulsado propuestas STEAM en los últimos años. Al parecer, la investigación
teórica sobre la i-STEAM ha emergido en tanto que las políticas educativas nacionales
han atendido a este enfoque, y financiado numerosas investigaciones empíricas. Por
ello, cabe esperar que en un futuro próximo la procedencia de los modelos teóricos
se diversifique. Por ejemplo, algunos países, como España, comienzan a introducir
enfoques integrados en el currículo de la educación obligatoria, así como los gobier-
nos y organizaciones civiles de varios países de Latinoamérica están impulsando la
implementación de enfoques STEAM en Educación Primaria y Secundaria (Corfo y
Fundación Chile, 2017; Espinal y Silveira, 2019). En el mismo sentido, es probable
un aumento en el desarrollo de propuestas teóricas en Europa, dado que la Unión
Europea está financiando diversos proyectos en esta línea.
Referencias1
1
Las referencias marcadas con un asterisco indican los estudios incluidos en la revisión.
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